Une loi méconnue de thermodynamique est pourtant indispensable. La loi "zéro" stipule que si deux systèmes sont chacun en équilibre thermique avec un troisième, ils sont aussi en équilibre entre eux. Cette idée, évidente, a révolutionné la façon dont nous définissons et mesurons la température. Elle n’a été formalisée qu’au XXe siècle, comme un fondement sur lequel repose toute la science de l’énergie et des échanges thermiques.
Sans cette loi, les thermomètres n’auraient aucun sens, et la notion même de chaleur resterait floue. En 1931, le physicien Ralph Fowler réalisa que ce principe, utilisé depuis des décennies sans jamais être énoncé clairement, méritait une place officielle dans les lois de la thermodynamique. Il proposa de le nommer "principe zéro" parce qu’il devait logiquement précéder les autres comme un préambule invisible.
Commentaires préférés (3)
"Deux corps sont en équilibre thermique lorsque, au contact, leurs variables d'état ne changent pas. S’ils ne sont pas en équilibre thermique, ils subiront un échange de chaleur ou d’énergie et atteindront l’équilibre thermique"
Au cas où.
3eme source.
Mon verre d’eau est à la même température que la table sur laquelle il est posé, la table est à la même température que la pièce dans laquelle elle se trouve, donc mon verre d’eau est à la même température que la pièce.
Même si c'est un poil hors-sujet, il est intéressant de rappeler qu'une loi ne "stipule" pas mais qu'elle "dispose". Ce vocabulaire est dérivé du droit et précise que le contrat, lui, stipule (parce qu'il faut être plusieurs pour ça, c'est une façon de se mettre d'accord) et que le contrat dispose (la règle c'est ça, un point c'est tout). Bon évidemment l'abus de langage "la loi stipule" est aujourd'hui rentré dans les mœurs et on comprend bien, mais si vous voulez vous la péter au prochain repas de famille, vous saurez disposer !
Tous les commentaires (21)
J'ai pu comprendre en lisant la 3e source.
Il s'est fait un paquet de blé avec sa loi?
"Deux corps sont en équilibre thermique lorsque, au contact, leurs variables d'état ne changent pas. S’ils ne sont pas en équilibre thermique, ils subiront un échange de chaleur ou d’énergie et atteindront l’équilibre thermique"
Au cas où.
3eme source.
C’est vrai que je les connaissais toutes et celle-là m’avait échappée.
Mon verre d’eau est à la même température que la table sur laquelle il est posé, la table est à la même température que la pièce dans laquelle elle se trouve, donc mon verre d’eau est à la même température que la pièce.
Même si c'est un poil hors-sujet, il est intéressant de rappeler qu'une loi ne "stipule" pas mais qu'elle "dispose". Ce vocabulaire est dérivé du droit et précise que le contrat, lui, stipule (parce qu'il faut être plusieurs pour ça, c'est une façon de se mettre d'accord) et que le contrat dispose (la règle c'est ça, un point c'est tout). Bon évidemment l'abus de langage "la loi stipule" est aujourd'hui rentré dans les mœurs et on comprend bien, mais si vous voulez vous la péter au prochain repas de famille, vous saurez disposer !
J'ai réfléchi a ce truc. Et j'en ai conclu que du coup le verre d'eau, l'eau, le glaçon ne sont jamais en équilibre dans un environnement de base
Si l'objet A est à la même température que l'objet B, et que l'objet B est à la même température que l'objet C , alors l'objet A est à la même température que l'objet C.
Je suppose que chacun l'avait compris .
Donc, quelque chose m'échappe probablement car je ne vois pas l intérêt de déclarer une telle évidence ?
Je n'arrive pas, moi non plus, à comprendre l'intérêt de cette loi.
À mon sens ça ressemble plus à une lapalissade qu'à un théorème de thermodynamique.
Ma brique A pèse 1 kg,
Ma brique B pèse aussi un kilo,
Et sur ma balance à plateau les briques B et C restent en équilibre.
Quelque chose me laisse penser que les briques A et C risquent de faire pareil ...
Vous venez d'assister en direct à l'énoncé de la loi zéro des masses.
Trêve de plaisanterie, j'aimerais bien que quelqu'un de compétent explique l'intérêt, je suis curieux.
Généralement ces gens là ne travaillent pas pour l'argent mais pour un concept bien plus grand et important, concept difficilement compréhensible aujourd'hui ...
L'intérêt est de définir la température. C'est cette propriété de transitivité qui permet de définir la température comme grandeur mesurable. Cette loi garantit qu’un thermomètre peut servir d’intermédiaire fiable pour comparer des états thermiques. Quelque chose qu'on savait, qu'on utilise au quotidien, mais qui n'avait jamais été énoncé.
Pour éclaircir certains et en restant dans la cuisine.
Labtable (en bois) est à la même température que la hotte (en inox) ou encore que le bol (en verre) du robot mixeur.
Évidement en partant du principe que personne n'a cuisiné depuis x heures dans cette cuisine.
Et croyez moi, ma femme n'a toujours pas compris cette loi car la hotte au touché est bien plus froide que la table en bois.
Donc oui cette loi est importante à rappeler.
En fait la subtilité tient à la notion de capacité calorifique. Cad la quantité de calorie (d'énergie) necessaire pour faire monter un materiau de 1⁰C.
Par exemple pour faire passer du basalte de 20⁰ à 21⁰ il faudra 100 énergies. Mais pour de l'acier il n'en faudra que 40. (Valeurs arbitraires)
Donc un caillou de 1kilo a 20⁰ contiendra plus d'energie qu'un bloc d'acier de 1kilo à 20⁰. Mais jamais il n'ira donner de l'énergie à quoi que ce soit d'autre a 20⁰ (via conduction).
Ca veut dire que si on te met toi Prokhore 70kilo (je vais supposer que t'es un homme moyen) à 37⁰ dans un volume d'air de 70kilo à 0⁰. Vous allez pas finir toi et le volume d'air à 18,5⁰ (ou plutot. Mais plus à une valeure proche des 37,5⁰.
Donc la température ne mesure pas une quantité d'énergie mais un état d'excitation de la matière. Et c'est la qu'est la nuance fondamentale.
Là où ça devient encore plus compliqué c'est que la capacité calorifique n'est pas forcement la même selon la température, même à phase constante (liquide, gazeux...). Par exemple tel materiaux aura besoin de 20 énergies pour augmenter de 1⁰ mais à une autre temperature il lui faudra 30 énergies. Et non seulement ça change selon les materiaux et c'est même pas régulier au sein d'un seul matériau.
Si on rajoute la conductivité thermique qui mesure la vitesse de transmission de l'énergie d'un materiau. (Combien de calorie la matériau pourra t il absorber ou donner dans un temps donné). Et si on ajoute que ça aussi ça peut dependre de la température. Alors on se rend compte que c'est un bordel sans nom la thermodynamique et que rappeler la loi zéro permet de se rappeler que temperature ≠ qtt d'énergie. Chose fondamentale mais pas forcément évidente.
Salut sleeper,
Ben en fait, je crois pas.. Je m'explique,
Si avec un thermomètre tu mesure la température d'une personne, tu vas obtenir un truc 37 °environ, car l'homme chauffe continuellement.
Maintenant si tu mesure un objet à température "fixe" , imaginons un verre d'eau, d'une part sa température va variée avec son milieu, ainsi si ce verre d'eau était chaud avant que tu fasse ta mesure, et s'il était situé dans une pièce normale, il est déjà en train de refroidir mais en plus au moment de la mesure la température affichée par le thermomètre sera la température d'équilibre entre l'eau et le mercure du thermomètre, ainsi le thermomètre s'il était froid aura fait légèrement baissée la température de l'eau.
Donc si on dois mesurer 2 objets de température identique, la prise de mesure du premier ayant fait varier le thermomètre, celui ci aura un point d'équilibre différent lors de la seconde prise de mesure, et affichera une température différente. D'ailleurs si à ce moment là, tu reprends la température du premier tu obtiens encore un troisième résultat différent..
En plus dans le cas de prise de mesure, le milieu dans lequel se trouve l'objet semble avoir une influence considérable, donc pour une comparaison ça nous fait quatre éléments à considérer, les 2 objets, le thermomètre, et le milieu ..
Je pense que quelque chose m'échappe, et visiblement je ne suis pas le seul, avis à ceux qui savent ..
Il faudra lui dire que la conductivité thermique de la hotte en inox est bien plus grande que celle de la table en bois. Résultat elle pompe plus d'énergie thermique du doigt qui est plus chaud que ne le fait la table. D'où la sensation de fraîcheur.
Y a équilibre ou y a pas équilibre ..
Quel que soit l'objet concerné par ta mesure, pierre, acier ou air , si il y a équilibre il y a conductivité, c'est juste une question de temps et quel que soit la nature de ce que tu mesure, énergie, joule ou état d'excitation de la matière (qu'on peux plus simplement appeler température).
Évidemment, la conductivité est différente selon les matériaux mais ça change rien aux principe.
Ça aurais même tendance à le contredire..
Ainsi si A a la même température que B, que B a la même température que C et que C partage son milieu avec A et B et que celui ci ( le milieu ) a une température différente, alors A, B et C pourraient rapidement avoir une température différente les uns des autres car rien ne dis qu'ils aient la même conductivité, par contre au bout d'un moment, clairement ils seront tous à la même température, et l'univers entier aussi !
Heureusement ça va prendre un peu de temps ..
Ça change rien à mon incompréhension face l'intérêt présenté par cette loi d'équivalence.
Si j'ai bien compris le début de l'explication, je pense, mais je me trompe peut-être, qu'il y a une coquille dans l'explication : "le contrat stipule et la loi dispose"
Or il est écrit <<...le contrat,lui, stipule (...)>> et plus loin <<... le contrat dispose (...)>>
JMCMB quand même ; )
Tu te fais des nœuds au cerveau pour rien ^^
Ça dit juste que tu mesures A, le thermomètre affiche une température.
Plus tard tu mesures B, le thermomètre affiche une autre température.
Lorsque tu compares les temperatures de A et B relevées par les thermomètres, tu utilises cette loi. Loi qui n'avait jamais été énoncée.
Il n'est pas question de l'influence des thermomètres sur les températures relevées, mais de la capacité a comparer les températures de 2 choses au travers d'un tiers, le thermomètre.
Lorsque tu prends ta température corporelle avec un thermomètre tu ne considères pas que monter en température le mercure du thermomètre a fait baisser ta température. Encore pire avec un thermomètre infrarouge.
Hello sleeper,
Bon j'avoue l'idée du thermomètre infrarouge m'était pas venu, ok oublions donc le fait d'une incidence sur le thermomètre, mettons également de côté, l'échange thermique avec le milieu.
Quel est l'intérêt de dire que si A est égale à B et C alors B est égale à C ?
Surtout qu'en math c'est une évidence, je ne pense donc pas que quelqu'un est cherché à énoncer une loi pour ça.
A la limite, une approche pédagogique pour des enfants qui ont encore des difficultés sur les principes de base non ?
Je me fais des nœuds au cerveau selon toi ? !
Mince, t'es pas le premier à me dire ça..
En fait, ça semble passer pour un problème de chercher à comprendre les choses, quand se contenter de les apprendre est plutôt bien vu.
J'attend donc toujours une explication sur l'intérêt de cette loi.
Salut,
D'abord une remarque par rapport à ton exemple où tu ajoutes un milieu dans lequel se trouvent les systèmes A, B et C. Ton milieu c'est juste un système supplémentaire D, donc si il est à une température différente, il n'y a pas d'équilibre, donc ça ne contredit pas la loi, on n'est juste pas dans le même cas.
Un exemple plus facile à visualiser:
- On prend un verre d'eau (système A) et une cuillère (système B) posés sur une table (donc le milieu composé de table+air représente le système C).
- Le verre et la cuillère ne sont pas en contact.
- On attend que les 2 soient à température ambiante (donc A et B sont à l'équilibre avec C).
- Maintenant on met la cuillère dans le verre.
Que se passe-t-il ? Rien, il n'y a pas de transfert thermique entre la cuillère et le verre d'eau, ils sont directement à l'équilibre thermique.
Et donc là tu te dis ok c'est une évidence. Oui et c'est pourquoi on énonce la loi zéro pour formaliser une propriété observée expérimentalement.
À partir de là on peut construire d'autres lois à partir de celle-ci pour tenter de décrire le fonctionnement du monde.
Tant qu'on n'énonce pas clairement une évidence sous forme de loi, elle restera floue, ce n'est pas pratique. C'est à ça que servent les lois.
Maintenant qu'on a cette loi énoncée on peut définir la température. Parce que la température c'est juste un concept inventé, pour l'utiliser en sciences il lui faut une définition précise :
"La température est une grandeur physique mesurée à l’aide d’un thermomètre" (définition de wikipédia).
Pourquoi un thermomètre fonctionne ?
Parce qu'il a été calibré en étant mis à l'équilibre thermique avec des systèmes dont on connaît la température et on a réglé sa jauge pour qu'elle affiche la valeur prévue à chaque fois (étalonnage).
On peut faire ça parce que le thermomètre a été conçu pour perturber le moins possible les systèmes avec lesquels il est mis en contact (simplement en étant peu massif).
Donc quand il atteint l'équilibre avec un système, la loi zéro garantit que sa température est égale à celle du système, ce qui permet de comparer des températures entre différents systèmes.
J'espère que c'est plus clair (et que je n'ai pas écrit de bêtises par fatigue).